Handleiding voor back-up van residentiële batterijen 2022 |Soorten, kosten, voordelen..

Zelfs in 2022 zal PV-opslag nog steeds het populairste onderwerp zijn, en back-up van batterijen voor thuisgebruik is het snelst groeiende segment van zonne-energie, waardoor nieuwe markten en uitbreidingsmogelijkheden voor zonne-energie-retrofit worden gecreëerd voor grote en kleine huizen en bedrijven over de hele wereld.Reservebatterij voor thuisgebruikis van cruciaal belang voor elk zonne-energiehuis, vooral in het geval van een storm of een andere noodsituatie.In plaats van overtollige zonne-energie naar het elektriciteitsnet te exporteren, hoe zit het met het opslaan ervan in batterijen voor noodgevallen?Maar hoe kan opgeslagen zonne-energie winstgevend zijn?We informeren u over de kosten en winstgevendheid van een batterijopslagsysteem voor thuis en schetsen de belangrijkste punten waarmee u rekening moet houden bij de aanschaf van het juiste opslagsysteem. Wat is een residentieel batterijopslagsysteem? Hoe werkt het? Een residentiële batterijopslag of fotovoltaïsch opslagsysteem is een nuttige aanvulling op het fotovoltaïsche systeem om te profiteren van de voordelen van een zonnestelsel en zal een steeds belangrijkere rol spelen bij het versnellen van de vervanging van fossiele brandstoffen door hernieuwbare energie.De zonne-thuisbatterij slaat de elektriciteit op die wordt opgewekt uit zonne-energie en geeft deze op het gewenste moment vrij aan de exploitant.Noodstroombatterijen zijn een milieuvriendelijk en kosteneffectief alternatief voor gasgeneratoren. Wie een fotovoltaïsch systeem gebruikt om zelf elektriciteit te produceren, zal snel zijn grenzen bereiken.Tussen de middag levert het systeem voldoende zonne-energie, alleen dan is er niemand thuis die er gebruik van kan maken.'s Avonds is er daarentegen voldoende elektriciteit nodig – maar dan schijnt de zon niet meer.Om dit tekort aan aanbod te compenseren, wordt de aanzienlijk duurdere elektriciteit ingekocht bij de netbeheerder. In deze situatie is een batterijback-up voor thuisgebruik vrijwel onvermijdelijk.Dit betekent dat de ongebruikte elektriciteit van de dag ’s avonds en ’s nachts beschikbaar is.Zelf opgewekte elektriciteit is dus 24 uur per dag en ongeacht het weer beschikbaar.Op deze manier wordt het gebruik van zelf geproduceerde zonne-energie verhoogd tot wel 80%.De mate van zelfvoorziening, dat wil zeggen het aandeel van het elektriciteitsverbruik dat door het zonnestelsel wordt gedekt, neemt toe tot wel 60%. Een noodbatterij voor thuisgebruik is veel kleiner dan een koelkast en kan aan de muur in de bijkeuken worden gemonteerd.Moderne opslagsystemen bevatten veel intelligentie die met behulp van weersvoorspellingen en zelflerende algoritmen het huishouden kan terugbrengen naar maximaal eigen verbruik.Energieonafhankelijkheid bereiken is nog nooit zo eenvoudig geweest – zelfs als de woning op het elektriciteitsnet aangesloten blijft. Zijn thuisbatterijopslagsystemen de moeite waard?Waar zijn de factoren van afhankelijk? Residentiële batterijopslag is nodig om een ​​huis op zonne-energie te laten werken tijdens stroomuitval en zal zeker ook 's avonds werken.Maar op dezelfde manier verbeteren zonnebatterijen de bedrijfseconomie van het systeem door elektrische zonne-energie die anders zeker aan het elektriciteitsnet zou worden teruggeleverd, met verlies te houden, om die elektrische energie soms opnieuw in te zetten wanneer energie het duurst is.Huisbatterijopslag beveiligt de eigenaar van zonne-energie tegen netstoringen en beschermt de bedrijfseconomie van het systeem tegen wijzigingen in de energieprijskaders. Of het de moeite waard is om in te investeren, hangt van verschillende factoren af: Hoogte van de investeringskosten. Hoe lager de kosten per kilowattuur capaciteit, hoe eerder het opslagsysteem zichzelf terugbetaalt. Levensduur van dezonne-huisbatterij In de branche is een fabrieksgarantie van 10 jaar gebruikelijk.Er wordt echter uitgegaan van een langere levensduur.De meeste thuisbatterijen op zonne-energie met lithium-iontechnologie functioneren minstens 20 jaar betrouwbaar. Aandeel zelf verbruikte elektriciteit Hoe meer zonne-opslag het eigen verbruik verhoogt, hoe waarschijnlijker het is dat het de moeite waard is. Elektriciteitskosten bij aankoop van het net Wanneer de elektriciteitsprijzen hoog zijn, besparen eigenaren van fotovoltaïsche systemen door zelf opgewekte elektriciteit te verbruiken.De verwachting is dat de elektriciteitsprijzen de komende jaren zullen blijven stijgen, daarom beschouwen velen zonnebatterijen als een verstandige investering. Netgekoppelde tarieven Hoe minder eigenaren van zonne-energiesystemen per kilowattuur ontvangen, hoe meer het voor hen loont om de elektriciteit op te slaan in plaats van deze aan het elektriciteitsnet te leveren.De afgelopen twintig jaar zijn de netgekoppelde tarieven gestaag gedaald en dat zal zo blijven. Welke soorten energieopslagsystemen voor thuisbatterijen zijn beschikbaar?? Back-upsystemen voor thuisbatterijen bieden tal van voordelen, waaronder veerkracht, kostenbesparingen en gedecentraliseerde elektriciteitsproductie (ook bekend als "thuis gedistribueerde energiesystemen").Dus wat zijn de categorieën zonne-energie thuisbatterijen?Hoe moeten we kiezen? Functionele classificatie per back-upfunctie: 1. UPS-voeding voor thuisgebruik Dit is een service van industriële kwaliteit voor back-upstroom die ziekenhuizen, datakamers, federale overheids- of militaire markten doorgaans nodig hebben voor de continue werking van hun essentiële en ook gevoelige apparaten.Met een UPS-stroomvoorziening voor thuis flikkeren de lichten in uw huis mogelijk niet eens als het elektriciteitsnet uitvalt.De meeste huizen hebben deze mate van betrouwbaarheid niet nodig, of zijn niet van plan te betalen, tenzij ze cruciale klinische apparatuur bij u thuis hebben. 2. 'Onderbreekbare' stroomvoorziening (full house back-up). De volgende stap terug ten opzichte van een UPS is wat we 'onderbreekbare stroomvoorziening' of IPS zullen noemen.Een IPS zorgt er zeker voor dat uw hele huis op zonne-energie en batterijen kan blijven draaien als het elektriciteitsnet uitvalt, maar u zult zeker een korte periode (een paar seconden) ervaren waarin alles in uw huis zwart of grijs wordt als back-upsysteem komt apparatuur binnen.Mogelijk moet u uw knipperende elektronische klokken opnieuw instellen, maar afgezien daarvan kunt u al uw huishoudelijke apparaten gebruiken zoals u dat normaal zou doen, zolang de batterijen meegaan. 3. Noodstroomvoorziening (gedeeltelijke back-up). Sommige back-upstroomfunctionaliteit werkt door een noodsituatiecircuit te activeren wanneer wordt gedetecteerd dat het elektriciteitsnet feitelijk is afgenomen.Hierdoor kunnen de stroomapparaten in huis die op dit circuit zijn aangesloten – meestal koelkasten, lampen en enkele speciale stopcontacten – de batterijen en/of fotovoltaïsche panelen blijven gebruiken gedurende de periode dat de stroom uitvalt.Dit soort back-up is hoogstwaarschijnlijk een van de meest populaire, redelijke en budgetvriendelijke opties voor huizen over de hele wereld, omdat het runnen van een heel huis op een accubank deze snel leeg zal laten lopen. 4. Gedeeltelijk off-grid zonne- en opslagsysteem. Een laatste optie die wellicht in het oog springt is een 'gedeeltelijk off-grid systeem'.Met een gedeeltelijk off-grid-systeem is het concept om een ​​speciaal 'off-grid'-gedeelte van het huis te creëren, dat voortdurend werkt op een zonne-energie- en batterijsysteem dat groot genoeg is om zichzelf te onderhouden zonder stroom uit het elektriciteitsnet te halen.Op deze manier blijven de noodzakelijke gezinskavels (koelkasten, verlichting, enz.) branden, zelfs als het elektriciteitsnet uitvalt, zonder enige vorm van verstoring.Omdat de zonne-energie en de batterijen zo groot zijn dat ze voor altijd zelfstandig kunnen werken zonder het elektriciteitsnet, is het bovendien niet nodig om het stroomverbruik toe te wijzen, tenzij er extra apparaten op het off-grid circuit worden aangesloten. Classificatie van batterijchemietechnologie: Loodzuuraccu's als reservebatterij voor thuisgebruik Loodzuur batterijenzijn de oudste oplaadbare batterijen en de goedkoopste batterijen die op de markt beschikbaar zijn voor energieopslag.Ze verschenen aan het begin van de vorige eeuw, in de jaren 1900, en blijven tot op de dag van vandaag in veel toepassingen de voorkeursbatterijen vanwege hun robuustheid en lage kosten. Hun belangrijkste nadelen zijn hun lage energiedichtheid (ze zijn zwaar en omvangrijk) en hun korte levensduur, waarbij ze geen groot aantal laad- en ontlaadcycli accepteren. Loodzuurbatterijen vereisen regelmatig onderhoud om de chemie in de batterij in evenwicht te brengen, dus de eigenschappen ervan maken het ongeschikt voor midden- tot hoogfrequente ontlading of toepassingen die 10 jaar of langer meegaan. Ze hebben ook het nadeel van een lage ontladingsdiepte, die doorgaans beperkt is tot 80% in extreme gevallen of 20% bij normaal gebruik, voor een langere levensduur.Door te veel ontlading worden de elektroden van de batterij aangetast, waardoor het vermogen om energie op te slaan afneemt en de levensduur ervan wordt beperkt. Loodzuuraccu's vereisen een constant behoud van hun laadtoestand en moeten altijd in hun maximale laadtoestand worden opgeslagen via de floatatietechniek (handhaving van de lading met een kleine elektrische stroom, voldoende om het zelfontladingseffect op te heffen). Deze batterijen zijn in meerdere uitvoeringen te vinden.De meest voorkomende zijn geventileerde batterijen, die vloeibare elektrolyt gebruiken, klepgestuurde gelbatterijen (VRLA) en batterijen met elektrolyt ingebed in glasvezelmat (bekend als AGM – absorberende glasmat), die middelmatige prestaties hebben en lagere kosten hebben in vergelijking met gelbatterijen. Klepgestuurde accu's zijn praktisch afgedicht, waardoor lekkage en uitdrogen van de elektrolyt wordt voorkomen.De klep zorgt voor het vrijkomen van gassen in overladen situaties. Sommige loodzuurbatterijen zijn ontwikkeld voor stationaire industriële toepassingen en kunnen diepere ontladingscycli accepteren.Er is ook een modernere versie, namelijk de lood-koolstofbatterij.Op koolstof gebaseerde materialen die aan de elektroden worden toegevoegd, zorgen voor hogere laad- en ontlaadstromen, een hogere energiedichtheid en een langere levensduur. Eén voordeel van loodzuurbatterijen (in welke variant dan ook) is dat ze geen geavanceerd laadbeheersysteem nodig hebben (zoals het geval is bij lithiumbatterijen, wat we hierna zullen zien).Het is veel minder waarschijnlijk dat loodbatterijen vlam vatten en ontploffen als ze te veel worden opgeladen, omdat hun elektrolyt niet brandbaar is zoals dat van lithiumbatterijen. Ook is een lichte overlading bij dit soort batterijen niet gevaarlijk.Zelfs sommige laadregelaars hebben een egalisatiefunctie die de accu of accubank enigszins overlaadt, waardoor alle accu's de volledig opgeladen toestand bereiken. Tijdens het egalisatieproces zal de spanning van de batterijen die uiteindelijk volledig worden opgeladen vóór de anderen, zonder risico iets worden verhoogd, terwijl de stroom normaal door de seriële associatie van elementen vloeit.Op deze manier kunnen we zeggen dat loodbatterijen het vermogen hebben om op natuurlijke wijze te egaliseren en dat kleine onevenwichtigheden tussen de batterijen van een batterij of tussen de batterijen van een bank geen risico opleveren. Prestatie:Het rendement van loodzuuraccu’s is veel lager dan dat van lithiumaccu’s.Hoewel de efficiëntie afhangt van het laadtarief, wordt doorgaans uitgegaan van een retourefficiëntie van 85%. Opslagcapaciteit:Loodzuurbatterijen zijn verkrijgbaar in verschillende spanningen en afmetingen, maar wegen 2-3 keer meer per kWh dan lithiumijzerfosfaat, afhankelijk van de kwaliteit van de batterij. Batterijkosten:Loodzuurbatterijen zijn 75% goedkoper dan lithium-ijzerfosfaatbatterijen, maar laat u niet misleiden door de lage prijs.Deze batterijen kunnen niet snel worden opgeladen of ontladen, hebben een veel kortere levensduur, beschikken niet over een beschermend batterijbeheersysteem en vereisen mogelijk ook wekelijks onderhoud.Dit resulteert in algemene hogere kosten per cyclus dan redelijk is om de energiekosten te verlagen of zware apparaten te ondersteunen. Lithiumbatterijen als reservebatterij voor thuisgebruik Momenteel zijn de commercieel meest succesvolle batterijen lithium-ionbatterijen.Nadat de lithium-iontechnologie is toegepast op draagbare elektronische apparaten, heeft deze zijn intrede gedaan op het gebied van industriële toepassingen, energiesystemen, fotovoltaïsche energieopslag en elektrische voertuigen. Lithium-ion batterijenpresteren beter dan veel andere soorten oplaadbare batterijen in veel opzichten, waaronder de capaciteit voor energieopslag, het aantal bedrijfscycli, de laadsnelheid en de kosteneffectiviteit.Momenteel is het enige probleem de veiligheid; ontvlambare elektrolyten kunnen bij hoge temperaturen vlam vatten, wat het gebruik van elektronische controle- en bewakingssystemen vereist. Lithium is het lichtste van alle metalen, heeft het hoogste elektrochemische potentieel en biedt een hogere volumetrische en massa-energiedichtheid dan andere bekende batterijtechnologieën. Lithium-iontechnologie heeft het mogelijk gemaakt om het gebruik van energieopslagsystemen te stimuleren, voornamelijk in verband met intermitterende hernieuwbare energiebronnen (zon- en windenergie), en heeft ook de adoptie van elektrische voertuigen gestimuleerd. Lithium-ionbatterijen die worden gebruikt in energiesystemen en elektrische voertuigen zijn van het vloeibare type.Deze batterijen gebruiken de traditionele structuur van een elektrochemische batterij, met twee elektroden ondergedompeld in een vloeibare elektrolytoplossing. Separatoren (poreuze isolatiematerialen) worden gebruikt om de elektroden mechanisch te scheiden, terwijl de vrije beweging van ionen door de vloeibare elektrolyt mogelijk wordt gemaakt. Het belangrijkste kenmerk van een elektrolyt is het mogelijk maken van de geleiding van ionische stroom (gevormd door ionen, dit zijn atomen met een overschot of gebrek aan elektronen), terwijl er geen elektronen doorheen kunnen gaan (zoals gebeurt in geleidende materialen).De uitwisseling van ionen tussen positieve en negatieve elektroden is de basis voor het functioneren van elektrochemische batterijen. Onderzoek naar lithiumbatterijen gaat terug tot de jaren zeventig, en de technologie werd volwassen en begon rond de jaren negentig commercieel te worden gebruikt. Lithium-polymeerbatterijen (met polymeerelektrolyten) worden nu gebruikt in batterijtelefoons, computers en diverse mobiele apparaten, ter vervanging van oudere nikkel-cadmiumbatterijen, waarvan het grootste probleem het "geheugeneffect" is dat de opslagcapaciteit geleidelijk vermindert.Wanneer de batterij wordt opgeladen voordat deze volledig is ontladen. Vergeleken met oudere nikkel-cadmiumbatterijen, vooral loodzuurbatterijen, hebben lithium-ionbatterijen een hogere energiedichtheid (slaat meer energie per volume op), hebben een lagere zelfontladingscoëfficiënt en zijn bestand tegen meer laad- en ontladingscycli. , wat een lange levensduur betekent. Rond het begin van de jaren 2000 werden lithiumbatterijen in de auto-industrie gebruikt.Rond 2010 kregen lithium-ionbatterijen belangstelling voor de opslag van elektrische energie in residentiële toepassingengrootschalige ESS-systemen (Energy Storage System)., voornamelijk als gevolg van het toegenomen gebruik van energiebronnen wereldwijd.Intermitterende hernieuwbare energie (zon en wind). Lithium-ionbatterijen kunnen verschillende prestaties, levensduur en kosten hebben, afhankelijk van hoe ze zijn gemaakt.Er zijn verschillende materialen voorgesteld, voornamelijk voor elektroden. Normaal gesproken bestaat een lithiumbatterij uit een metalen elektrode op lithiumbasis die de positieve pool van de batterij vormt en een koolstofelektrode (grafiet) die de negatieve pool vormt. Afhankelijk van de gebruikte technologie kunnen op lithium gebaseerde elektroden verschillende structuren hebben.De meest gebruikte materialen voor de vervaardiging van lithiumbatterijen en de belangrijkste kenmerken van deze batterijen zijn als volgt: Lithium- en kobaltoxiden (LCO):Hoge specifieke energie (Wh/kg), goede opslagcapaciteit en bevredigende levensduur (aantal cycli), geschikt voor elektronische apparaten, nadeel is specifiek vermogen (W/kg) Klein, waardoor de laad- en lossnelheid afneemt; Lithium- en mangaanoxiden (LMO):hoge laad- en ontlaadstromen mogelijk maken met een lage specifieke energie (Wh/kg), waardoor de opslagcapaciteit afneemt; Lithium, nikkel, mangaan en kobalt (NMC):Combineert de eigenschappen van LCO- en LMO-batterijen. Bovendien helpt de aanwezigheid van nikkel in de samenstelling de specifieke energie te verhogen, waardoor een grotere opslagcapaciteit ontstaat.Nikkel, mangaan en kobalt kunnen in verschillende verhoudingen worden gebruikt (ter ondersteuning van het een of het ander), afhankelijk van het type toepassing.Over het geheel genomen is het resultaat van deze combinatie een batterij met goede prestaties, goede opslagcapaciteit, lange levensduur en lage kosten. Lithium, nikkel, mangaan en kobalt (NMC):Combineert kenmerken van LCO- en LMO-batterijen.Bovendien helpt de aanwezigheid van nikkel in de samenstelling de specifieke energie te verhogen, waardoor een grotere opslagcapaciteit ontstaat.Nikkel, mangaan en kobalt kunnen in verschillende verhoudingen worden gebruikt, afhankelijk van het type toepassing (om de ene of de andere eigenschap te bevorderen).Over het algemeen is het resultaat van deze combinatie een batterij met goede prestaties, goede opslagcapaciteit, goede levensduur en redelijke kosten.Dit type batterij wordt veel gebruikt in elektrische voertuigen en is ook geschikt voor stationaire energieopslagsystemen; Lithium-ijzerfosfaat (LFP):De LFP-combinatie biedt batterijen met goede dynamische prestaties (laad- en ontlaadsnelheid), langere levensduur en verhoogde veiligheid dankzij de goede thermische stabiliteit.De afwezigheid van nikkel en kobalt in hun samenstelling verlaagt de kosten en vergroot de beschikbaarheid van deze batterijen voor massaproductie.Hoewel de opslagcapaciteit niet de hoogste is, is deze door fabrikanten van elektrische voertuigen en energieopslagsystemen overgenomen vanwege de vele gunstige eigenschappen, vooral de lage kosten en goede robuustheid; Lithium en titanium (LTO):De naam verwijst naar batterijen met titanium en lithium in een van de elektroden, ter vervanging van de koolstof, terwijl de tweede elektrode dezelfde is als in een van de andere typen (zoals NMC – lithium, mangaan en kobalt).Ondanks de lage specifieke energie (wat zich vertaalt in een verminderde opslagcapaciteit) heeft deze combinatie goede dynamische prestaties, goede veiligheid en een sterk langere levensduur.Batterijen van dit type kunnen meer dan 10.000 gebruikscycli aan bij een ontladingsdiepte van 100%, terwijl andere typen lithiumbatterijen ongeveer 2.000 cycli aankunnen. LiFePO4-batterijen presteren beter dan loodzuurbatterijen met extreem hoge cyclusstabiliteit, maximale energiedichtheid en minimaal gewicht.Als de batterij regelmatig wordt ontladen vanaf 50% DOD en vervolgens volledig wordt opgeladen, kan de LiFePO4-batterij tot 6.500 laadcycli uitvoeren.De extra investering loont dus op de lange termijn en de prijs-prestatieverhouding blijft onverslaanbaar.Ze hebben de voorkeur voor continu gebruik als zonnebatterijen. Prestatie:Het opladen en ontgrendelen van de batterij heeft een totale cycluseffectiviteit van 98%, terwijl deze snel wordt opgeladen en ook wordt vrijgegeven in een tijdsbestek van minder dan 2 uur – en zelfs sneller voor een kortere levensduur. Opslagcapaciteit: een lithium-ijzerfosfaat-accu kan ruim 18 kWh groot zijn, wat minder ruimte in beslag neemt en minder weegt dan een loodzuuraccu met dezelfde capaciteit. Batterijkosten: Lithiumijzerfosfaat heeft de neiging duurder te zijn dan loodzuurbatterijen, maar heeft doorgaans lagere cycluskosten als gevolg van een langere levensduur